第36卷，第3期 2016年3月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
干涉成像光谱仪等波长光谱重建方法研究
解培月1,2，杨建峰1，薛
彬·，吕
娟"，贺应红1，李
1.中国科学院西安光学精密机械研究所，陕西西安
710119
2.中国科学院大学，北京100049
Vol.36,No. 3,pp848-852
March，2016
婷1，马小龙
摘要干涉型成像光谱仪是娥1号(CE-1)卫星的重要设备，用于分析月球表面物质成分含量及其分布，目前所得到的2B级科学数据的光谱分辨率为325cm-1，转化为波长分辨率表示后各谱段不一样，第一个波段为7.6nm，最后一个波段为29rm，这引入两个间题：(1)与地面波谱库中用于标定和比对的光谐分辨率描述方式不一致；（2)由于波段窄面进人的信号少，造成短波光谱信噪比差，基于CE-1涉成像光谱仪光谱
重建模型，讨论了波长分解率与裁止函数的关系，
出1
一种随波长及波长分辨率变化的可调截止函数，并
选取相应Sinc函数进行切趾，实现了波段覆盖范围内任意指定波长分辨率的光谱数据重建。利用该方法对 CE-1号在轨0B数据进行处理，得到了29nm等波长高光谱图像，采用光谱信噪、主成分分析和无监督分类等方法对重建结果与同区域2级科学数据进行比对，结果表明：短波波段光谱信噪比提高了4倍，平均提高了2.4倍，基于光谱特征的分类结果一致，数据质量大大改善。EWSR方法的优点有；（1)在保持光谱信息量的情况下，虽然牲部分光谱分辨率，但提高短波波段的光谱信噪比；（2)实现了在波段覆盖范围内任意指定波长位置或任意设定波长分辨率的光谱数据重建。
关键词
嫦娥一号；干涉成像光谱仪；等波长光谱分辨率；光谱重建：傅里叶变换
DOI; 10. 3964/j. issn. 1000-0593(2016)03-0848-05
中图分类号：0433.4
引言
文献标识码：A
段内指定波长位置或任意设定波长分辨率的光谱重建方法为科学数据的应用提供一种新的数据预处理途径。
干涉成像光谱仪(IM)是“嫦娥一号"(CE-1)探月卫星的重要载荷，用于分析月球表面有用元素含量和不同物质类型的分布特点0)，其在轨获得了覆盖月表区域约78%的科学数据。娣工程地面应用系统在对数据进行了信道处理、解压缩后发布了OB级科学数据，再经过暗电流扣除、相对定标、光谱复原、辐射修正等步骤后，发布了2级科学数据。吴的留等34利用这些数据分析了月表矿物的含量与分布等。但在分析及应用中，不少研究人员指出前几个波段光谱信噪比差，不能识别月表单元，图像复原时需别除(5-}，另外2级科学数据的特点是各个波段波数分辨率相等，而地面波谱库中用于标定或比对的光谱数据[如Apollo16月壤（62231)，都是以波长分辨率表示，数据特征描述不一致。
为解决以上技术间题，在分析CE-1号IIM信息模型(*) 的基础上，提出了一种新的光谱重建方法，不仅可以解决短波波段(以下简称短波)信噪比差的问题，面且可获得工作波
CE-1号IIM数据特征
CE-1号IIM由前置镜、狭缝、Sagnac干涉仪（分束器 S)、傅氏镜、柱面镜、CCD及其读出系统等组成，如图1所示。其工作原理为：前置光学系统成像在狭缝（行方向）上，经Sagnac干涉仪的横向剪切后，被分成两个分离的狭缝虚像，分别通过傅氏镜后被准直成一对具有极小夹角的相干双平面波，形成列方向的干涉条纹，后经柱面镜在行方向被会聚为目标像，最终被CCD探测后输出一行地元的干涉图像，
IIM数据的最大特点是直接获取的不是目标的光谱数据，面是干涉图信息，二者存在余弦傅里叶变换与道变换关系，即
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收稿日期：2014-12-26，订日期：2015-05-16
基金项目：国家高技术研究发展计划项目(2010AA122203)和国家自然科学基金项目(41172296)资助
作者简介：解培月，女，1984年生，中国科学院大学博士研究生
e-mail; xuebin@opt, ac, cn
·通讯联系人
万方数据
e-mail: xiepeiyue@opt, ac, cr
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